Из чего состоит свет солнечный: Из чего состоит солнечный свет?

Из чего состоит солнечный свет?

Каждый день мы чувствуем на себе когда-то теплый и согревающий, когда-то бледный и, казалось бы, леденящий, а иногда яркий обжигающий солнечный свет. Он всегда ощущается по-разному, но какой эффект он оказывает на самом деле и что собой представляет?

Солнечный свет это — это доносящиеся до Земли электромагнитные волны, исходящие от Солнца. Благодаря этому гигантскому резервуару энергии зародилась жизнь и продолжает свою активность и доселе. Эта энергия передается в нескольких формах, но до нас доходят лишь часть из этого, изрядно прореженная и ослабленная атмосферой Земли. Если не углубляться в физику, сам свет состоит из ультрафиолетовых коротких волн (280-400 нм), привычного для нас видимого света средних волн (400-700 нм) и из длинных, инфракрасных волн (700 нм – 1мм). Кардинальное и определяющее различие между ними состоит в их способности проникать сквозь ткани и материалы, а также влиять на них.

Ультрафиолетовый свет (UV) — самый опасный вид солнечного излучения для человека. Он не может проникать так глубоко, как другие составляющие света, но может наносить сильный ущерб поверхностным слоям кожи человека. Это проявляется как в солнечных ожогах, ускорении старения кожи, и аллергических реакциях, так и в более серьезных проявлениях как, например, рак кожи и меланома. И это ещё с учетом того, что значительная часть ультрафиолета отсеивается атмосферой. Такой ущерб ультрафиолетовый свет наносит путем увеличения числа свободных радикалов (атомов или молекул с несколькими неспаренными электронами) в клетках кожи, которые повреждают ДНК или нарушают метаболические реакции.

Чтобы противодействовать этому, на данный момент разработано немало солнцезащитных гелей и мазей, которые хорошо справляются с ультрафиолетом, но, и это стоит подчеркнуть, практически никак не мешают воздействию на кожу и тело других спектров света. Эту задачу, однако, выполняет другое средство защиты от этого агрессора — поддержание диеты с достаточным количеством антиоксидантов, которые будут противодействовать генерированию свободных радикалов. В небольших количествах же UV приносит больше пользы, чем вреда, так как способствует естественному производству витамина D в организме.

Второй кусок волнового спектра — видимый свет. Он нам очень хорошо знаком, потому что именно из этого белого пучка и рождается известное нам освещение во всем многообразии его палитры и оттенков. Примитивные формы цветов, а конкретнее — фиолетовый (400 нм), синий (425 нм), голубой (470 нм), зеленый (550 нм), жёлтый (600 нм), оранжевый (630 нм) и красный (665 нм), вместе и выглядят как белый свет, являются его составным частями, находящимися в разных частях волнового спектра, а при определенных условиях, как вы уже догадались, могут материализовываться в виде радуги. Сочетание этих базовых цветов в совокупности с параллельным изменением других параметров, таких как интенсивность света и её распределение по спектру белого, а также светлость цвета, отражающие качества материала, фоновые цвета и т.д. образуют эту безумную, визуально насыщенную картину нашего мира.

Интересно, что именно видимым спектром, в основном, питаются растения, и поэтому они эволюционно к нему больше всего приспособлены. Тем не менее, нельзя сказать, что видимый свет только полезен, он может воздействовать на объекты примерно также, как и другие два компонента солнечного излучения, только в более умеренной форме. Исключением может быть его влияние на зрение человека, так как глаза человека особо к нему чувствительны, и потому высокоинтенсивный, мигающий или резкий видимый свет гораздо чаще других вариантов на практике приводит к повреждению зрительного аппарата человека.

И последний тип света — инфракрасный (IR). Из всех перечисленных он может проникать глубже всего в тело человека, достигая костей и других глубинных тканей, и влияя даже на внутренние процессы в организме. Однако, в отличии от ультрафиолетового света, инфракрасный свет не вызывает такого сильного выделения свободных радикалов и не наносит большой урон человеку. В каком-то смысле, если видимый спектр — это лицо солнечного света, то инфракрасный— его тело, потому что последний отвечает за нагревание, позволяет человеку к нему «прикоснуться». Это происходит из-за того, что длинные волны могут легче сочетаться в колебаниях с молекулами веществ и в разы эффективнее передавать энергию. Забавно, что эта теплота, передаваемая Солнцем, имеет свойство не только расслаблять и доставлять удовольствие, но и приводит к ускорению заживления ран, а также к улучшению циркуляции крови.

И все же как бы не вел себя в тех или иных условиях солнечный свет, в итоге у него гораздо больше позитивных сторон. Он позволяет нам видеть и чувствовать красоту и эффективно выполнять наши задачи, и даже улучшает на наше психологическое самочувствие, настроение и иммунитет. Без него немыслима наша жизнь, это закреплено в самих человеческих генах. И даже самые прогрессивные фантасты и футуристы в своем творчестве не могут представить, каким бы было и как бы себя вело человечество, будучи незрячим и безразличным к свету.

Поделиться в соцсетях:

Солнечный спектр • Василий Деревянко • Научная картинка дня на «Элементах» • Физика

Перед вами — видимая часть солнечного спектра в интервале от 4000 до 7000 Å (ангстрем — это внесистемная единица длины, равная 10⁻¹⁰ м, то есть 10 Å=1 нм). Изображение создано на основе данных цифрового атласа, полученных при помощи фурье-спектрографа обсерватории McMath-Pierce Solar Observatory, расположенной в пустыне Сонора (штат Аризона, США). Эта обсерватория является частью комплекса Национальной обсерватории Китт-Пик (Kitt Peak National Observatory).

Это сплошная, непрерывная лента перехода от красного до фиолетового, разбитая на 50 полос по 60 ангстрем. Лента испещрена вертикальными фраунгоферовыми линиями — темными перерывами в радуге солнечного спектра, разделяющими ленту на отдельные «кирпичики». Наличие этих линий объясняется присутствием в атмосфере Солнца элементов, атомы которых поглощают свет на определенных частотах. Поэтому в местах спектра, соответствующих этим частотам, образуются темные провалы.

При взгляде на Солнце невооруженным глазом мы видим его ярким желтым или белым раскаленным диском. Но еще Исаак Ньютон, разложив солнечный свет в спектр при помощи стеклянной призмы, показал, что в нем присутствуют, плавно переходя друг в друга, все видимые нами цвета от красного до фиолетового. На самом деле диапазон солнечного излучения, конечно, гораздо шире. Видимый нами свет — это узкая часть электромагнитного спектра, простирающегося от гамма-излучения до многокилометровых радиоволн (подробнее можно посмотреть на нашем интерактивном плакате).

Солнце светит, не ограничивая себя узкой полосой видимого света: внеатмосферные наблюдения зафиксировали излучение в диапазоне от 0,001 Å до 1 км (атмосфера поглощает часть солнечного излучения). Излучает Солнце и в рентгене, и в инфракрасной области, и в ультрафиолете, и даже в области радиоволн.

Солнечный спектр, как видно на главном фото, сплошной, но перекрывается темными провалами линий поглощения. Что это значит? Любое вещество, как мы знаем со времен Демокрита, состоит из атомов. Сами же атомы, чего не знал Демокрит, состоят из ядра и электронов и имеют свои энергетические уровни — фиксированные значения энергии, которыми могут обладать электроны, находящиеся вокруг ядра. Переход электрона с уровня на уровень сопровождается испусканием (или поглощением) энергии в виде света.

Рассмотрим этот процесс на примере атома водорода. Переходы могут происходить и со второго уровня на первый, и с пятого на третий. Все возможные переходы с вышележащих уровней на какой-то один называются спектральной серией. Так, переходы на первый уровень — это серия Лаймана, на второй — серия Бальмера и так далее. При этих переходах излучаются кванты света (фотоны) определенной частоты и длины волны.

Фотоны в видимом диапазоне излучаются только при переходах с верхних уровней на второй уровень. Все переходы на первый уровень (серия Лаймана) лежат в ультрафиолетовой области, на третий и выше — в инфракрасной. Чем больше энергия фотона, тем больше его частота и тем, соответственно, меньше длина волны. Переход с третьего уровня на второй излучает меньше всего энергии, так как разница между столь близкими уровнями невелика. Поэтому фотон получается самый низкоэнергетичный для этой серии и с самой большой длиной волны — 6565 Å (или 656,5 нм). Он дает красную полосу в спектре водорода (поскольку 6565 Å — это длина волны красного цвета). «Падения» с более высоких уровней будут давать фотоны со всё большим смещением в фиолетовую часть спектра.

Спектры излучения атомов имеют, таким образом, четкие раздельные светящиеся линии, частота которых соответствует частотам излученных фотонов. Такой спектр называется линейчатым. В 1859 году физик Густав Кирхгоф и химик Роберт Бунзен показали, что спектрам излучения атомов различных веществ соответствуют различные наборы линий в спектрах. Иными словами, линейчатый спектр каждого элемента уникален, как отпечаток пальца, и по этому отпечатку его можно идентифицировать. Так появился спектральный анализ.

Благодаря этим уникальным портретам атомов стало возможным выявить присутствие вещества в любом теле, смеси жидкостей или газов, спектр которого мы получили и можем рассмотреть. Но чтобы обладать линейчатым спектром, вещество должно состоять из таких отдельных атомов, то есть быть разреженным атомарным газом. Например, в хромосфере (части атмосферы) Солнца присутствует в виде очень разреженного газа ионизированный кальций.

Если же вещество состоит из молекул, а не из отдельных атомов, его спектры становятся более «размазанными», состоящими из широких полос. В молекулах из-за взаимодействия атомов появляются новые энергетические уровни с близкими значениями энергий, и картина от них выглядит как широкие полосы. В том же случае, когда вещество находится в твердом или жидком состоянии или представляет собой газ, находящийся под высоким давлением, его молекулы постоянно взаимодействуют и порождают уже не уровни, а целые энергетические зоны, переходы между которыми и внутри которых дают сплошной спектр излучения.

Вот такой же сплошной спектр и у Солнца. Сплошным спектром обладают плотные, жидкие или твердые тела, притом тела горячие, нагретые достаточно, чтобы тепловое взаимодействие их молекул создавало множественные энергетические зоны. Для описания такого теплового излучения физики (а именно, всё тот же Густав Кирхгофф) ввели понятие абсолютно черного тела (АЧТ) — некоего абстрактного идеального объекта, который всю полученную энергию возвращает только в виде теплового излучения. Абсолютно черное тело не отражает ничего из падающего на него излучения — ни единого кванта ни в каком диапазоне. Всё, что попадает на него, идет на увеличение его внутренней энергии. Нагреваясь, АЧТ начинает излучать само, давая тот самый сплошной спектр нагретых тел. Цветовая температура, указываемая на некоторых осветительных приборах, например на лампах (6000 К — «холодный белый свет» и т. д.), — это как раз температура АЧТ, при которой оно излучает свет того же цвета (тона), что и маркируемый прибор (К, кельвин — температурная шкала, предложенная лордом Кельвином, начало которой совпадает с абсолютным нулем, а шаг равен градусу по шкале Цельсия).

В 2014 году был создан искусственный материал из углеродных нанотрубок, больше всего приближающийся по своим свойствам к гипотетическому АЧТ, — vantablack. В видимом диапазоне он поглощает 99,965% падающего на него света (см. картинку дня Самый черный материал). В прошлом году был создан еще более черный материал с коэффициентом поглощения 99,995%, что в 10 раз чернее vantablack.

Наше Солнце по своему спектру очень близко к излучению АЧТ, нагретого до температуры 6000 К. Однако природа его излучения совсем другая, чем у твердого нагретого тела. Ответственность за изображение Солнца, каким мы его видим, несет фотосфера — часть атмосферы Солнца, где и формируется непрерывный спектр солнечного излучения. Это небольшой слой глубиной порядка 300–400 км. Фотосфера представляет собой вовсе не твердое тело — это газ, раскаленный и очень сильно разреженный (плотность фотосферы равна в среднем 10⁻⁹ г/см³ — одна миллиардная грамма на кубический сантиметр, в миллион раз меньше плотности воздуха). Газ этот состоит из водорода (74%), гелия (25%), а также кислорода и находящихся в газообразном состоянии прочих элементов (железа, углерода, магния, серы и других), на долю которых приходится примерно 1% от общей массы. Тем не менее спектр его излучения вовсе не линейчатый.

В фотосфере присутствуют металлы, которые очень легко ионизируются то есть теряют электроны с внешних оболочек, слабо связанных с ядром. Температуры фотосферы недостаточно, чтобы ионизировать гелий или водород, а вот электроны металлов, «разогреваясь», получают достаточно энергии, чтобы покинуть атом металла и отправиться в свободный полет. Врезаясь в атомы водорода, они «остаются там жить», порождая очень любопытное явление — отрицательные ионы водорода (см. Hydrogen anion). «Вселяясь» на свободные энергетические уровни, электроны испускают разницу между своей прежней энергией и энергией своего новообретенного уровня в атоме водорода в виде кванта света.

Этот процесс подобен описанному выше излучению при переходах между уровнями, однако, поскольку электрон прилетает извне и может обладать абсолютно любой энергией, а не только строго равной энергии вышележащих слоев, излучение происходит не в узких линейчатых диапазонах, соответствующих разностям значений энергии перехода, а в любом диапазоне. Иными словами, если переходы внутри того же атома водорода дают, как мы видели на изображении его спектра, набор излучений на одном и том же наборе частот, то излучение кванта от «приземлившегося» внешнего электрона может быть каким угодно и дать линию в любой части спектра.

Однако остается атом в этом состоянии недолго. По сотне миллионов раз в секунду он испускает фотоны, переводя электроны на более низкие энергетические уровни, сталкивается с новыми электронами, поглощает фотоны и так далее. Жизнь кипит: атом водорода постоянно излучает и поглощает фотоны, теряет электроны, сталкивается с новыми, снова излучает, но уже в другом месте спектра. Из-за обилия таких актов излучения, а также из-за огромного количества атомов все длины волн в спектре излучения оказываются занятыми. Фотосфера излучает во всем диапазоне, образуя таким образом сплошной спектр.

Как мы уже сказали, атом может не только излучать фотоны, но и поглощать. И кроме спектров излучения бывают и спектры поглощения, которые выглядят как темные провалы (полоски) в сплошном красивом спектре. Они возникают, когда те же самые атомы сами оказываются в потоке света. Тогда летящие фотоны возбуждают электроны и «закидывают их наверх», на высокоэнергетические уровни. Электроны держатся там недолго и снова спрыгивают вниз, однако переизлучают уже во всех возможных направлениях без разбору, из-за чего в направлении первоначального пучка света лучей именно с такой длиной волны отправится гораздо меньше, и в этом месте у спектра будет провал.

Именно такие провалы на главном изображении и делят непрерывные красочные полоски солнечного спектра на отдельные «кирпичики». Обнаружил их в 1802 году английский химик Уильям Воластон, правда не придав этому никакого значения. А вот немецкий физик Йозеф Фраунгофер придал и взялся в 1814 году за их изучение. Он описал более пятисот таких темных «провалов» в солнечном спектре, и они называются теперь фраунгоферовыми линиями.

Эти линии дают входящие в состав фотосферы элементы, причем любопытно, что большой вклад вносят те, чье присутствие весьма невелико, например те же металлы. Связано это с низкими потенциалами ионизации металлов: их внешним электронам, слабо связанным с ядром, для перехода на другой энергетический уровень и, соответственно, для поглощения кванта света нужно в несколько раз меньше энергии, чем водороду. Водороду же, чтобы поглощать в видимом спектре, необходимо иметь электрон не на основном уровне, а на втором. Как мы говорили, электроны, спускаясь с более высоких уровней на второй, испускают фотоны в видимом диапазоне. Это серия Бальмера. И наоборот, чтобы поглотить фотон в видимом спектре, атом должен иметь электрон на этом втором уровне, чтобы энергии фотона было достаточно ровно на «закидывание» электрона на один из «верхних рубежей». Но чтобы иметь электрон на «втором этаже», атому водорода необходимо быть возбужденным, чего в условиях фотосферы сложно достичь: слишком низка температура. Поэтому количество таких возбужденных и потому поглощающих водородных атомов крайне мало — относительно их общего числа, конечно же.

Таким образом, при температуре фотосферы водород остается нейтральным (за исключением описанных выше отрицательных ионов, но таким становится только один атом водорода на сто миллионов, и вклад они вносят в спектр излучения фотосферы, а не поглощения), а металлы и прочие элементы фотосферы ионизируются, поглощая для этого фотоны, и почти все их атомы участвуют в создании темных полос спектра поглощения (более подробный вывод см. в новости Сесилия Пейн — хозяйка звездной кухни в разделе «Солнце: кальций и водород», «Элементы», 27. 05.2020).

Со времен Фраунгофера, открывшего и описавшего свыше 500 линий поглощения, их число выросло более чем до 25 000 — это, конечно, уже во всем спектре, не только в видимой его части. По этим спектральным провалам можно делать выводы о строении и составе Солнца (так, например, был открыт гелий, в честь Солнца и названный).

Изучение Солнца в различных электромагнитных диапазонах позволяет делать выводы о его активности и происходящих там процессах; собственно, это основной способ получения информации о преобразованиях энергии, происходящих в нашей звезде. Например, в ультрафиолете получены картины движения плазмы, сопровождающие пересоединение магнитных линий в атмосфере — основного кандидата на объяснение повышенной температуры солнечной короны (см. задачу «Магнитное пересоединение»).

Линии поглощения помогают получать информацию о солнечной структуре из разных слоев. С высотой меняются физические характеристики солнечной атмосферы и, соответственно, состояние элементов, что сказывается на их спектрах. Линии поглощения позволяют рассматривать Солнце без ослепляющей засветки фотосферы — для этого нужно использовать светофильтр, имеющий узкую полосу пропускания именно на частоте линии поглощения. Так рассматривают свет, идущий от хромосферы, обычно невидимой в ярком свете фотосферного слоя.

Изображение с сайта noao.edu.

Василий Деревянко

Спектр излучения света Солнца что он из себя представляет?

Разложение на спектр

Солнечный свет это электромагнитное излучение, исходящее от Солнца. На Земле наша атмосфера фильтрует излучение Солнца, защищая нас от вредного излучения и изменяя его цвет.

Откуда он берется?

Давайте посмотрим на все длины волн света в солнечном излучении. Как вы, наверное, знаете, огромная температура и давление в ядре, заставляют превращаться водород в атомы гелия. Часть энергии, из этого слияния, выделяется в форме гамма-лучей. Эти гамма-лучи поглощаются частицами на Солнце, а затем повторно переизлучаются. Фотонам требуется 200.000 лет, чтобы выбраться из ядра в космическое пространство. Поверхность Солнца, называется фотосферой, и именно в фотосфере, свет, наконец, вырывается в космос. Спустя долгое путешествие сквозь Солнце, фотоны теряют энергию и их длина волны изменяется.

Это хорошая новость, иначе развитие жизни на Земле, под постоянным облучением гамма-лучами, было бы затруднительно.

Спектр излучения света Солнца это смесь различных длин волн. Тепло, которое мы ощущаем, это инфракрасное излучение с диапазоном длин волн от 1400 нм до 1 мм. Видимый свет, имеет длину волны от 400 до 700 нм.

В космосе, солнечный свет кажется белым, но здесь, на Земле, мы видим его желтым, потому что наша атмосфера отклоняет синие и фиолетовые фотоны.

Ультрафиолетовое излучение, к счастью, поглощается атмосферой Земли, оно довольно опасно для жизни. Спектр Солнечного света непрерывный, и в нем множество темных линий, вызванных его поглощением в холодных слоях его атмосферы. Вся жизнь на Земле зависит от солнечной радиации. Это основной источник энергии на Земле, он управляет погодой на планете и океанической циркуляцией. Без этого источника энергии, Земля замерзнет.

Понравилась запись? Расскажи о ней друзьям!

Просмотров записи: 19947

Запись опубликована: 04.05.2013
Автор: Максим Заболоцкий

Солнечные лучи — Плюсы и минусы

Солнечный свет включает в себя три вида излучения:

• ультрафиолетовое (УФ),
• видимый спектр,
• инфракрасное (ИК).

УФ – та часть солнечного излучения, которая придает коже приятный коричневый оттенок и способствует выработке в организме витамина Д, необходимого для костей. Этот витамин также участвует в регуляции деления клеток и даже в некоторой мере предотвращает развитие рака толстой кишки и желудка. Под действием солнечных лучей вырабатываются так называемые «гормоны удовольствия», эндорфины.

 

Организм человека умеет защищаться от вредоносных соединений, вырабатываемых под воздействием солнечных лучей. Повреждения ДНК быстро восстанавливаются благодаря особой системе, контролирующей ее целостность. А если все-таки произошло изменение в клетке, она распознается иммунной системой как чужеродная и уничтожается. К сожалению, иногда организм не справляется с этими повреждениями, тем более что УФ подавляет активность иммунной системы. Именно поэтому, приехав из теплых стран, человек нередко простывает.

В то же время, подавление иммунной системы – главный механизм лечения с помощью ультрафиолета таких заболеваний, как псориаз, атопический дерматит и некоторых других заболеваний кожи.

УФ разделяется на три спектра в зависимости от длины волны. Каждый спектр имеет свои особенности воздействия на организм человека.

• Спектр С имеет длину волны от 100 до 280 нм. Это самый активный диапазон, лучи легко проникают через кожные покровы и вызывают разрушительное действие на клетки организма. К счастью, такие лучи практически не доходят до поверхности Земли, а поглощаются озоновым слоем атмосферы.
• Спектр Б (УФБ) имеет длину волны 280-320 нм и составляет около 20% от всего УФ-излучения, попадающего на поверхность Земли. Эти лучи дают покраснение на коже во время пребывания на солнце. Они быстро вызывают образование активных соединений в коже человека, воздействуя на ДНК и вызывая нарушение ее структуры.
• Спектр А, длина волны которого 320-400 нм, составляет почти 80% УФ-излучения, попадающего на кожу человека. Благодаря большей длине волны, эти лучи обладают в 1000 раз меньшей энергией, чем УФБ, поэтому почти не вызывают солнечных ожогов. Они значительно меньше способствуют выработке биологически активных веществ, способных оказать влияние на ДНК. Однако эти лучи проникают глубже, чем УФБ, а вырабатываемые ими вредные вещества остаются в коже значительно дольше.

Почему дерматологи так настоятельно рекомендуют беречься от солнца?

Загар – это в первую очередь повреждение кожи.

Повреждающее действие солнца постепенно накапливается в организме, и может дать о себе знать многие годы спустя в виде рака кожи.

Родители, пожалуйста, обратите внимание: если ребенок получил солнечный ожог, после которого образовались пузыри, особенно если это случилось не один раз, опасность развития меланомы в будущем увеличивается в несколько раз!

Люди по-разному защищены от вредного воздействия солнечных лучей. Люди со смуглой кожей имеют более сильную защиту, а люди с рыжими волосами или блондины с голубыми глазами больше других подвержены повреждающему воздействию солнечных лучей.

УФ иногда может способствовать развитию зудящих высыпаний. При солнечной крапивнице зудящие высыпания, напоминающие ожог крапивой, развиваются в период от 30 минут до двух часов после облучения. Полиморфная световая сыпь – через 1-2 дня. Это заболевание тоже проявляется зудящими высыпаниями на месте облучения, но проходят они медленнее, чем солнечная крапивница, и выглядят по-другому. Есть и другие заболевания, для которых УФ является стимулом к развитию. Например, красная волчанка, розацеа, пеллагра (недостаток витамина В3), и другие.

Многие лекарства, принятые внутрь, могут привести к высыпаниям на коже под воздействием солнечных лучей. Есть некоторые травы, которые после контакта с кожей на солнце вызывают сильное покраснение и образование пузырей. Прежде всего, это растения из семейства зонтичных, среди которых самое сильное – борщевик. Кроме того, такой дерматит могут вызвать сельдерей, петрушка, лайм, пастернак и другие.

Как защититься от вредного воздействия солнца, и в то же время получить пользу и удовольствие от него?

Ответ прост: необходимо использовать солнцезащитный крем. Совсем не обязательно брать крем с максимальной защитой (SPF 50+). Препарат, имеющийSPF 15, уже на 80% защищает от солнечных лучей. А это значит, что часть УФБ достигнет кожи и окажет свое положительное влияние. Для того, чтобы защитные кремы от солнца были эффективны, рекомендуется их наносить за 20 минут до солнечной ванны, и возобновлять их нанесение согласно рекомендациям, обычно каждые 2 часа. Но будьте осторожны, использование этих препаратов вовсе не означает, что можно находиться под солнцем бесконечно долго. Именно эта ошибка в свое время привела к резкому увеличению заболеваемости меланомой – из-за отсутствия явных солнечных ожогов благодаря защитному крему, некоторые загорали слишком долго.

Ученые обнаружили, что для того, чтобы организм выработал нужное ему количество витамина Д, достаточно 10-15 минут в день «показывать солнцу» лицо и кисти рук.

Специалисты Клиники дерматовенерологии иаллергологии – иммунологии ЕМС с радостью дадут подробные рекомендации по защите от солнца Вам и всей вашей семье.

Будьте здоровы!

Свет и цвет: основы основ / Хабр

Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.

Мы окружены

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

От света к цвету и обратно

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.

Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.

Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон (hue)

– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

Яркость (Brightness)

– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

Светлость (Lightness)

– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

Насыщенность (Saturation)

– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.

На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.

Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.

Давайте разберемся: что же такое свет?

Он вокруг нас и позволяет нам видеть мир. Но спросите любого из нас, и большинство не сможет объяснить, что такое на самом деле этот свет. Свет помогает нам понимать мир, в котором мы живем. Наш язык это отражает: во тьме мы передвигаемся на ощупь, свет мы начинаем видеть вместе с наступлением зари. И все же мы далеки от полного понимания света. Если вы приблизите луч света, что в нем будет? Да, свет движется невероятно быстро, но разве его нельзя применить для путешествий? И так далее и тому подобное.

Конечно, все должно быть не так. Свет озадачивает лучшие умы на протяжении веков, но знаковые открытия, совершенные за последние 150 лет, постепенно приоткрывали завесу тайны над этой загадкой. Теперь мы более-менее понимаем, что она такое.

Физики современности не только постигают природу света, но и пытаются управлять ей с беспрецедентной точностью — и значит, свет очень скоро можно заставить работать самым удивительным способом. По этой причине Организация Объединенных Наций провозгласила 2015 году Международным годом Света.

Свет можно описать всевозможными способами. Но начать стоит с этого: свет — это форма излучения (радиации). И в этом сравнении есть смысл. Мы знаем, что избыток солнечного света может вызвать рак кожи. Мы также знаем, что радиационное облучение может вызвать риск развития некоторых форм рака; нетрудно провести параллели.

Но не все формы излучения одинаковы. В конце 19 века ученые смогли определить точную суть светового излучения. И что самое странное, это открытие пришло не в процессе изучения света, а вышло из десятилетий работы над природой электричества и магнетизма.

Электричество и магнетизм кажутся совершенно разными вещами. Но ученые вроде Ганса Христиана Эрстеда и Майкла Фарадея установили, что те глубоко переплетаются. Эрстед обнаружил, что электрический ток, проходящий через провод, отклоняет иглу магнитного компаса. Между тем, Фарадей обнаружил, что перемещение магнита вблизи провода может генерировать электрический ток в проводе.

Математики того дня использовали эти наблюдения для создания теории, описывающей это странное новое явление, которое они назвали «электромагнетизм». Но только Джеймс Клерк Максвелл смог описать полную картину.

Вклад Максвелла в науку сложно переоценить. Альберт Эйнштейн, который вдохновлялся Максвеллом, говорил, что тот изменил мир навсегда. Среди прочих вещей, его вычисления помогли нам понять, что такое свет.

Максвелл показал, что электрические и магнитные поля передвигаются в виде волн, и эти волны движутся со скоростью света. Это позволило Максвеллу предсказать, что свет сам по себе переносится электромагнитными волнами — и это означает, что свет является формой электромагнитного излучения.

В конце 1880-х, через несколько лет после смерти Максвелла, немецкий физик Генрих Герц первым официально продемонстрировал, что теоретическая концепция электромагнитной волны Максвелла была верной.

«Я уверен, что если бы Максвелл и Герц жили в эпоху Нобелевской премии, они бы точно одну получили», — говорит Грэм Холл из Университета Абердина в Великобритании — где работал Максвелл в конце 1850-х.

Максвелл занимает место в анналах науки о свете по другой, более практической причине. В 1861 году он обнародовал первую устойчивую цветную фотографию, полученную с использованием системы трехцветного фильтра, которая заложила основу для многих форм цветной фотографии сегодня.

Сама фраза о том, что свет является формой электромагнитного излучения, многого не говорит. Но помогает описать то, что мы все понимаем: свет — это спектр цветов. Это наблюдение восходит еще к работам Исаака Ньютона. Мы видим цветовой спектр во всей его красе, когда радуга всходит на небе — и эти цвета напрямую связаны с максвелловским понятием электромагнитных волн.

Красный свет на одном конце радуги — это электромагнитное излучение с длиной волны от 620 до 750 нанометров; фиолетовый цвет на другом конце — излучение с длиной волны от 380 до 450 нм. Но в электромагнитном излучении есть и больше, чем видимые цвета. Свет с длиной волны длиннее красного мы называем инфракрасным. Свет с длиной волны короче фиолетового называем ультрафиолетовым. Многие животные могут видеть в ультрафиолетовом, некоторые люди тоже, говорит Элефтериос Гулильмакис из Института квантовой оптики Макса Планка в Гархинге, Германия. В некоторых случаях люди видят даже инфракрасный. Возможно, поэтому нас не удивляет, что ультрафиолетовый и инфракрасный мы называем формами света.

Любопытно, однако, что если длины волн становятся еще короче или длиннее, мы перестаем называть их «светом». За пределами ультрафиолетового, электромагнитные волны могут быть короче 100 нм. Это царство рентгеновских и гамма-лучей. Вы когда-нибудь слышали, чтобы рентгеновские лучи называли формой света?

«Ученый не скажет «я просвечиваю объект рентгеновским светом». Он скажет «я использую рентгеновские лучи», — говорит Гулильмакис.

Между тем, за пределами инфракрасных и электромагнитных длин волны вытягиваются до 1 см и даже до тысяч километров. Такие электромагнитные волны получили названия микроволн или радиоволн. Кому-то может показаться странным воспринимать радиоволны как свет.

«Нет особой физической разницы между радиоволнами и видимым светом с точки зрения физики, — говорит Гулильмакис. — Вы будете описывать их одними и теми же уравнениями и математикой». Только наше повседневное восприятие различает их.

Таким образом, мы получаем другое определение света. Это очень узкий диапазон электромагнитного излучения, которое могут видеть наши глаза. Другими словами, свет — это субъективный ярлык, который мы используем только вследствие ограниченности наших органов чувств.

Если вам нужны более подробные доказательства того, насколько субъективно наше восприятие цвета, вспомните радугу. Большинство людей знают, что спектр света содержит семь основных цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. У нас даже есть удобные пословицы и поговорки про охотников, которые желают знать место нахождения фазана. Посмотрите на хорошую радугу и попробуйте разглядеть все семь. Это не удалось даже Ньютону. Ученые подозревают, что ученый разделил радугу на семь цветов, поскольку число «семь» было очень важным для древнего мира: семь нот, семь дней недели и т. п.

Работа Максвелла в области электромагнетизма завела нас дальше и показала, что видимый свет был частью широкого спектра радиации. Также стала понятна истинная природа света. На протяжении веков ученые пытались понять, какую на самом деле форму принимает свет на фундаментальных масштабах, пока движется от источника света к нашим глазам.

Некоторые считали, что свет движется в форме волн или ряби, через воздух или загадочный «эфир». Другие думали, что эта волновая модель ошибочна, и считали свет потоком крошечных частиц. Ньютон склонялся ко второму мнению, особенно после серии экспериментов, которые он провел со светом и зеркалами.

Он понял, что лучи света подчиняются строгим геометрическим правилам. Луч света, отраженный в зеркале, ведет себя подобно шарику, брошенному прямо в зеркало. Волны не обязательно будут двигаться по этим предсказуемым прямым линиям, предположил Ньютон, поэтому свет должен переноситься некоторой формой крошечных безмассовых частиц.

Проблема в том, что были в равной степени убедительные доказательства того, что свет представляет собой волну. Одна из самых наглядных демонстраций этого была проведено в 1801 году. Эксперимент с двойной щелью Томаса Юнга, в принципе, можно провести самостоятельно дома.

Возьмите лист толстого картона и аккуратно проделайте в нем два тонких вертикальных разреза. Затем возьмите источник «когерентного» света, который будет излучать свет только определенной длины волны: лазер отлично подойдет. Затем направьте свет на две щели, чтобы проходя их он падал на другую поверхность.

Вы ожидаете увидеть на второй поверхности две ярких вертикальных линии на тех местах, где свет прошел через щели. Но когда Юнг провел эксперимент, он увидел последовательность светлых и темных линий, как на штрих-коде.

Когда свет проходит через тонкие щели, он ведет себя подобно водяным волнам, которые проходят через узкое отверстие: они рассеиваются и распространяются в форме полусферической ряби.

Когда этот свет проходит через две щели, каждая волна гасит другую, образуя темные участки. Когда же рябь сходится, она дополняется, образуя яркие вертикальные линии. Эксперимент Юнга буквально подтвердил волновую модель, поэтому Максвелл облек эту идею в твердую математическую форму. Свет — это волна.

Но потом произошла квантовая революция.

Во второй половине девятнадцатого века, физики пытались выяснить, как и почему некоторые материалы абсорбируют и излучают электромагнитное излучение лучше других. Стоит отметит, что тогда электросветовая промышленность только развивалась, поэтому материалы, которые могут излучать свет, были серьезной штукой.

К концу девятнадцатого века ученые обнаружили, что количество электромагнитного излучения, испускаемого объектом, меняется в зависимости от его температуры, и измерили эти изменения. Но никто не знал, почему так происходит. В 1900 году Макс Планк решил эту проблему. Он выяснил, что расчеты могут объяснить эти изменения, но только если допустить, что электромагнитное излучение передается крошечными дискретными порциями. Планк называл их «кванта», множественное число латинского «квантум». Спустя несколько лет Эйнштейн взял его идеи за основу и объяснил другой удивительный эксперимент.

Физики обнаружили, что кусок металла становится положительно заряженным, когда облучается видимым или ультрафиолетовым светом. Этот эффект был назван фотоэлектрическим.

Атомы в металле теряли отрицательно заряженные электроны. Судя по всему, свет доставлял достаточно энергии металлу, чтобы тот выпустил часть электронов. Но почему электроны так делали, было непонятно. Они могли переносить больше энергии, просто изменив цвет света. В частности, электроны, выпущенные металлом, облученным фиолетовым светом, переносили больше энергии, чем электроны, выпущенные металлом, облученным красным светом.

Если бы свет был просто волной, это было бы нелепо.

Обычно вы изменяете количество энергии в волне, делая ее выше — представьте себе высокое цунами разрушительной силы — а не длиннее или короче. В более широком смысле, лучший способ увеличить энергию, которую свет передает электронам, это сделать волну света выше: то есть сделать свет ярче. Изменение длины волны, а значит и света, не должно было нести особой разницы.

Эйнштейн понял, что фотоэлектрический эффект проще понять, если представить свет в терминологии планковских квантов.

Он предположил, что свет переносится крошечными квантовыми порциями. Каждый квант переносит порцию дискретной энергии, связанной с длиной волны: чем короче длина волны, тем плотнее энергия. Это могло бы объяснить, почему порции фиолетового света с относительно короткой длиной волны переносят больше энергии, чем порции красного света, с относительно большой длиной.

Также это объяснило бы, почему простое увеличение яркости света не особо влияет на результат.

Свет поярче доставляет больше порций света к металлу, но это не изменяет количество энергии, переносимой каждой порцией. Грубо говоря, одна порция фиолетового света может передать больше энергии одному электрону, чем много порций красного света.

Эйнштейн назвал эти порции энергии фотонами и в настоящее время их признали фундаментальными частицами. Видимый свет переносится фотонами, другие виды электромагнитного излучения вроде рентгеновского, микроволнового и радиоволнового — тоже. Другими словами, свет — это частица.

На этом физики решили положить конец дебатам на тему того, из чего состоит свет. Обе модели были настолько убедительными, что отказываться от одной не было никакого смысла. К удивлению многих нефизиков, ученые решили, что свет ведет себя одновременно как частица и как волна. Другими словами, свет — это парадокс.

При этом у физиков не возникло проблем с раздвоением личности света. Это в какой-то мере сделало свет полезным вдвойне. Сегодня, опираясь на работы светил в прямом смысле слова — Максвелла и Эйнштейна, — мы выжимаем из света все.

Оказывается, что уравнения, используемые для описания света-волны и света-частицы, работают одинаково хорошо, но в некоторых случаях одно проще использовать, чем другое. Поэтому физики переключаются между ними, примерно как мы используем метры, описывая собственный рост, и переходим на километры, описывая поездку на велосипеде.

Некоторые физики пытаются использовать свет для создания шифрованных каналов связи, для денежных переводов, к примеру. Для них имеет смысл думать о свете как о частицах. Виной всему странная природа квантовой физики. Две фундаментальные частицы, как пара фотонов, могут быть «запутаны». Это значит, что они будут иметь общие свойства вне зависимости от того, как далеки будут друг от друга, поэтому их можно использовать для передачи информации между двумя точками на Земле.

Еще одна особенность этой запутанности в том, что квантовое состояние фотонов изменяется, когда их считывают. Это значит, что если кто-то попытается подслушать зашифрованный канал, в теории, он сразу выдаст свое присутствие.

Другие, как Гулильмакис, используют свет в электронике. Им полезней представлять свет в виде серии волн, которые можно приручить и контролировать. Современные устройства под названием «синтесайзеры светового поля» могут сводить световые волны в идеальной синхронности друг с дружкой. В результате они создают световые импульсы, которые более интенсивные, кратковременные и направленные, чем свет обычной лампы.

За последние 15 лет эти устройства научились использовать для приручения света с чрезвычайной степенью. В 2004 году Гулильмакис и его коллеги научились производить невероятно короткие импульсы рентгеновского излучения. Каждый импульс длился всего 250 аттосекунд, или 250 квинтиллионных секунды.

Используя эти крошечные импульсы как вспышку фотоаппарата, они смогли сделать снимки отдельных волн видимого света, которые колеблются намного медленнее. Они буквально сделали снимки движущегося света.

«Еще со времен Максвелла мы знали, что свет — это осциллирующее электромагнитное поле, но никто даже и подумать не мог, что мы можем сделать снимки осциллирующего света», — говорит Гулильмакис.

Наблюдение за этими отдельными волнами света стало первым шагом по направлению к управлению и изменению света, говорит он, подобно тому, как мы изменяем радиоволны для переноса радио- и телевизионных сигналов.

Сто лет назад фотоэлектрический эффект показал, что видимый свет влияет на электроны в металле. Гулильмакис говорит, что должна быть возможность точно контролировать эти электроны, используя волны видимого света, измененные таким образом, чтобы взаимодействовать с металлом четко определенным образом. «Мы можем управлять светом и с его помощью управлять материей», — говорит он.

Это может произвести революцию в электронике, привести к новому поколению оптических компьютеров, которые будут меньше и быстрее наших. «Мы сможем двигать электронами как заблагорассудится, создавая электрические токи внутри твердых веществ с помощью света, а не как в обычной электронике».

Вот еще один способ описать свет: это инструмент.

Впрочем, ничего нового. Жизнь использовала свет еще с тех пор, когда первые примитивные организмы развили светочувствительные ткани. Глаза людей улавливают фотоны видимого света, мы используем их для изучения мира вокруг. Современные технологии еще дальше уводят эту идею. В 2014 году Нобелевская премия по химии была присуждена исследователям, которые построили настолько мощный световой микроскоп, что он считался физически невозможным. Оказалось, что если постараться, свет может показать нам вещи, которые мы думали никогда не увидим.

Измерение спектров солнечного света LightMachinery

Введение

За последние несколько лет LightMachinery представила новую серию спектрометров с кросс-дисперсионной схемой. Устройства охватывают спектральный диапазон от 270 нм до 1675 нм, отдельные модели обладают рекордным разрешением 0.5 пм.

Рисунок 1. Компактный спектрометр HN-9332 (справа) имеет разрешение около 30 пм, слева — спектрометр HF-8993-0.5 с разрешением 0.5 пм

Согласно кросс-дисперсионной схеме, падающий свет рассеивается в двух направлениях до захвата 2D-сенсором более 10000 спектральных полос в одну экспозицию. Когда спектрометр освещается белым светом, поперечно-рассеянный спектр, захваченный датчиком, представит собой серию вертикальных полос, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2. Слева: картина, видимая на дисплее спектрометра, когда дифракционная решетка освещается широкополосным («белым») светом, вертикальные полосы разнесены в горизонтальном направлении, на диаграмме красные полосы означают более длинные волны, синие — короткие волны; снимок экрана с датчика показан справа (оказана часть матрицы датчика)

Особенно интересным для изучения источником белого света является солнце. Прямой солнечный свет имеет не только высокую интенсивность, но и тысячи абсорбционных линий Фраунгофера по всему спектру. Солнце считается лучшим источником для калибровки спектрометра и оценки его характеристик.

Свойства солнца как источника света

Многие источники дают очень точные и полные солнечные спектры. На рисунке 3 показана видимая часть солнечного спектра, показаны сильные линии Фраунгофера и вид спектральной области около линии 590 нм.

Рисунок 3. Верхний спектр показывает сильные линии Фраунгофера, наложенные на спектр белого света

Обратите внимание на две близко расположенные линии поглощения в желтой части спектра. Это натриевые D-линии, являющиеся результатом поглощения желтого света натрием во внешней атмосфере Солнца.

В следующем разделе будет описано, как измеряется спектр с помощью спектрометров LightMachinery

Измерение спектров солнечного света

После того, как солнечный свет попадает в спектрометр, спектральные полосы захватываются датчиком камеры, как показано на рисунке 4. Полосы похожи на показанные на рисунке 2, при этом темные области соответствуют линиям солнечного поглощения. В этих областях с узкой длиной волны интенсивность света от Солнца снижается за счет поглощения во внешних слоях солнечной атмосферы (линии Фраунгофера) или за счет поглощения в земной атмосфере (теллурические линии, вызываемые кислородом и парами воды). Каждая полоса отделена от другой одной областью дисперсии.

Рисунок 4. Сравнение солнечного спектра из справочных данных с изображением на датчике, изображение на датчике содержит серо-белые полосы с областями более высокой интенсивности (солнечный спектр был масштабирован в направлении X, диапазон длин волн записанного спектра составляет от 524 нм до 528. 5 нм и охватывает 90 полос

Поскольку область свободной дисперсии очень точно определяется производственным процессом, сравнительно просто сравнить солнечный спектр из литературы с необработанным изображением на детекторе. Если свободная спектральная область известна (например, по углу решетки), точная калибровка не требуется. Пример показан на рисунке 5. Изображение было перевернуто на 180 градусов в горизонтальном направлении, чтобы соответствовать отображению длин волн из справочника.

Тщательное изучение изображения с датчика на рис. 4 позволяет сделать вывод, что некоторые функции поглощения отображаются сверху и снизу изображения. Все спектрометры LightMachinery поставляются с программным обеспечением SpectraLoK, которое предназначено для «сшивания» последовательных полос и отображения результирующего спектра – этот процесс называют «развертыванием спектра». На рисунке 5 показан развернутый спектр солнечного света для области около 518 нм, что напрямую отображается программным обеспечением SpectraLoK.

Рисунок 5. Спектр солнечного света, зарегистрированный спектрометром HN-9332 в области около 518 нм, показывающий триплетное поглощение магния во внешних слоях Солнца (в дополнение к указанным линиям Mg и Fe в этой области солнечного спектра есть также некоторые линии поглощения Ni)

Помимо прямого отображения спектров, программное обеспечение SpectraLoK позволяет экспортировать данные для дальнейшего анализа и сравнения с эталонными спектрами. На рисунке 6 показаны графики с использованием данных, загруженных SpectraLoK (красный), и эталонного спектра (синий).

Рисунок 6. Сравнение солнечного спектра, зарегистрированного с помощью спектрометра LightMachinery HF-8989-2e (красный) и эталонного спектра (синий) из справочника (отображаемая область имеет ширину ~ 1 нм, с центром около 628 нм)

Выводы

Солнечный свет – это интенсивный и доступный всем источник света, который используется при калибровке. Эта статья демонстрирует результаты измерений, которые можно проводить с использованием солнечного света в качестве источника освещения. Качество измерений, высокое разрешение и широкий спектральный охват – все это стало возможным со спектрометрами LightMachinery.

LightMachinery занимается производством лазеров, оптических компонентов и оборудования для обработки материалов. Покупателями продукции LightMachinery являются заказчики, занимающиеся телекоммуникациями, полупроводниками, мощными лазерами, научными исследованиями, неразрушающим контролем, биофотоникой, электроникой, фармацевтическим производством и обработкой материалов. В компании трудоустроены только высококлассные специалисты, имеющие опыт работы более 20 лет в области оптического проектирования, производства лазеров, метрологии.

©LightMachinery

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции LightMachinery на территории РФ

Все о свете солнца

Солнце занимает доминирующее положение в нашей солнечной системе, занимая более 99 процентов общей массы солнечной системы. Многие звезды в других галактиках похожи по размеру на Солнце; однако при сравнении размеров всех звезд во Вселенной солнце находится в верхних 10 процентах. Солнце содержит примерно 70 процентов водорода и 28 процентов гелия, а металлы составляют остальную часть солнечного состава. Солнце — это не твердая масса; вместо этого он состоит из постоянно движущихся газов.Солнце обеспечивает Землю теплом и светом, создавая погодные условия и поддерживая растения, которые обеспечивают пищу и кислород для жизни на Земле.

Как создается солнечный свет

Температура в центре Солнца может достигать более 27 миллионов градусов по Фаренгейту в процессе ядерного синтеза. Энергия излучается из ядра Солнца во внешние слои. Внешний видимый слой солнца называется фотосферой. Фотосфера имеет температуру примерно 10 000 градусов по Фаренгейту.Фотосфера высвобождает солнечную энергию, которую тела и планеты Солнечной системы получают в виде солнечного света. Сильный жар фотосферы делает ее яркой и бесцветной.

Как Солнце нагревает Землю

Энергия, излучаемая солнцем, распространяется в космосе. Как только это тепло достигает Земли, планета поглощает его. Этот процесс называется излучением или теплопередачей. Почва, растения, бетон и даже люди и животные поглощают солнечное тепло. Солнечное тепло также нагревает молекулы в атмосфере, которые передают тепло другим молекулам.Этот процесс известен как проводимость. Кондукция работает, чтобы поддерживать температуру Земли круглосуточно, даже в ночное время, когда солнечный свет отсутствует. Конвекция — это процесс, с помощью которого энергия солнца нагревает жидкости и газы. Конвекция может создавать облака, воздушные потоки и тепловые ячейки, которые передают тепло в атмосферу.

Парниковый эффект

На Земле относительно стабильные температуры благодаря атмосфере, которая ее окружает и защищает.Эти атмосферные газы включают азот, кислород, аргон и диоксид углерода. Когда солнце производит энергию, которая нагревает Землю, планета реагирует, производя инфракрасное излучение, которое помогает поддерживать ее температуру. Инфракрасное излучение распространяется с Земли в космос, где рассеивает тепло. Человеческая жизнь на Земле произвела множество других газов, которые зависают в атмосфере. Эти газы включают диоксид углерода, закись азота, метан и водяной пар. В то время как эти газы позволяют солнечному излучению достигать Земли, более слабое инфракрасное излучение с поверхности не проникает в эти газы так эффективно, чтобы покинуть Землю.Конечным результатом является удержание тепла у земли, что повышает общую температуру Земли.

Солнечный свет и погода

Погода включает в себя количество облачного покрова, температуру, осадки и давление воздуха. Солнечная энергия в атмосфере Земли оказывает огромное влияние на погоду. Солнечное тепло наиболее интенсивно на экваторе, а наименьшее — на южном и северном полюсах. Разница температур между экватором и полюсами создает воздушные потоки, которые помогают распределять солнечную энергию по поверхности планеты.Солнце также отвечает за сезонные изменения погоды из-за наклона Земли вокруг своей оси и из-за того, что Земля постоянно вращается вокруг Солнца. Какое бы полушарие планеты ни наклонялось ближе всего к Солнцу, имеет лето, а противоположное полушарие, отклоненное от Солнца, имеет зиму. Солнце также играет роль в круговороте воды, в результате чего выпадают осадки. Когда Солнце нагревает водоемы на Земле, происходит испарение, и водяной пар поднимается в атмосферу. Затем происходит конденсация, и на небе образуются облака.Облака будут наполняться влагой, пока они в конечном итоге не станут настолько полными, что выпустят ее, что приведет к выпадению осадков в виде дождя или снега.

Другие факты о Солнце

Сколько времени нужно солнечному свету, чтобы достичь Земли?

Вот вопрос … сколько времени требуется солнечному свету, чтобы достичь Земли? Это звучит как странный вопрос, но подумайте об этом. Солнечный свет движется со скоростью света. Фотоны, испускаемые с поверхности Солнца, должны пройти через космический вакуум, чтобы достичь наших глаз.

Если коротко, то солнечный свет проходит от Солнца до Земли в среднем за 8 минут 20 секунд.

Если Солнце внезапно исчезнет из Вселенной (хотя на самом деле это не могло произойти, не паникуйте), вам потребуется чуть больше 8 минут, прежде чем вы поймете, что пора надеть свитер.

Вот математика. Мы вращаемся вокруг Солнца на расстоянии около 150 миллионов км. Свет движется со скоростью 300 000 километров в секунду. Разделите их, и вы получите 500 секунд или 8 минут 20 секунд.

Это среднее число. Помните, Земля движется по эллиптической орбите вокруг Солнца в диапазоне от 147 миллионов до 152 миллионов км. В ближайшей точке солнечному свету требуется всего 490 секунд, чтобы достичь Земли. А в самой отдаленной точке солнечный свет совершает путешествие за 507 секунд.

Но история света становится еще интереснее, когда вы думаете о путешествии, которое свет должен совершить внутри Солнца.

Вы, наверное, знаете, что фотоны создаются реакциями синтеза внутри ядра Солнца. Они начинаются как гамма-излучение, а затем излучаются и поглощаются бесчисленное количество раз в радиационной зоне Солнца, блуждая внутри массивной звезды, прежде чем наконец достичь поверхности.

Вы, вероятно, не знаете, что эти фотоны, поражающие ваши глазные яблоки, ДЕЙСТВИТЕЛЬНО созданы десятки тысяч лет назад, и столько времени потребовалось для их излучения Солнцем.

После того, как они покинули поверхность, этим фотонам потребовалось всего 8 минут, чтобы преодолеть огромное расстояние от Солнца до Земли

Когда вы смотрите в космос, вы на самом деле смотрите назад во времени.

Свет, который вы видите на своем компьютере, старше наносекунд. Свет, отраженный от поверхности Луны, достигает Земли всего за секунду. Солнце находится на расстоянии более 8 световых минут. Итак, если свету ближайшей звезды (Альфа Центавра) требуется более 4 лет, чтобы достичь нас, мы видим эту звезду 4 года назад.

Есть галактики в миллионах световых лет от нас, а это означает, что свет, который мы видим, покинул поверхность этих звезд миллионы лет назад. Например, галактика M109 находится на расстоянии около 83,5 миллионов световых лет от нас.

Если бы инопланетяне жили в этих галактиках и имели достаточно мощные телескопы, они бы видели Землю такой, какой она выглядела в прошлом. Они могут даже увидеть динозавров, идущих по поверхности.

Безумно выглядящее Солнце SDO из-за сизигии

Ссылка :
Сколько времени нужно солнечному свету, чтобы достичь Земли? (2013, 15 апреля)
получено 26 февраля 2021 г.
с https: // физ.org / news / 2013-04-solar-earth.html

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, никакие
часть может быть воспроизведена без письменного разрешения. Контент предоставляется только в информационных целях.

НАСА — День Солнце-Земля — ​​Технологии сквозь время

За 8 минут путешествия на Землю под солнечным светом скрывается тысячелетнее путешествие, которое фактически началось в ядре.

ВЫПУСК № 50: ДРЕВНИЙ СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ

Рассветы видны с помощью света, созданного тысячи лет назад в ядре Солнца.

Солнечный свет образуется в результате ядерных реакций в ядре Солнца. Изначально рожденное в виде энергетических гамма-лучей после миллиардов столкновений с веществом это излучение достигает поверхности и улетает в космос. Сколько лет солнечному свету к тому времени, когда он достигает поверхности?

В большинстве учебников говорится, что свету требуется от 100 000 до 50 миллионов лет, чтобы исчезнуть.Вы будете удивлены, узнав, что на этот простой и очень популярный вопрос, похоже, нет однозначного ответа! Причина во многом связана с предположениями, которые авторы учебников используют при расчетах. Большинство астрономов также не особенно заинтересованы в ответах с высокой точностью, поэтому они не утруждают себя точными утомительными вычислениями. На самом деле это очень сложная физическая проблема!

Когда рождается фотон света, он движется со скоростью 300 000 км / сек, пока не сталкивается с заряженной частицей и не отклоняется в другом направлении.Поскольку плотность Солнца уменьшается в десятки тысяч раз от его плотного свинца ядра до тонкой фотосферы, типичное расстояние, которое фотон может пройти между заряженными частицами, изменяется от 0,01 см в ядре до 0,3 см у поверхности. Для сравнения, большинство оценок за пределами конверта предполагают, что внутренняя часть Солнца имеет постоянную плотность и что расстояние «свободного пробега» для фотона составляет около одного сантиметра. Именно эти оценки вошли во многие популярные учебники по астрономии.

Внутреннее пространство солнца состоит из трех основных зон, каждая со своими уникальными свойствами. (Предоставлено: Беркли — SSL)

Если вы знаете или предполагаете типичное расстояние между столкновениями, вы также должны выяснить, сколько шагов должен сделать фотон, чтобы пройти от ядра до поверхности. Это называется проблемой случайного блуждания. Ответ заключается в том, что если вы сделаете последовательность из N случайных шагов, каждый, например, длиной один метр, расстояние, которое вы пройдете от начальной точки, будет квадратным корнем из N.После 100 случайных шагов вы проедете примерно 10 метров, но вам потребуется 10 000 шагов, чтобы пройти 100 метров, и один миллион шагов, чтобы пройти примерно один километр, и так далее. Поскольку плотность Солнца изменяется от ядра к поверхности, принято представлять внутреннюю часть Солнца как совокупность вложенных оболочек вещества, каждая из которых имеет типичную среднюю плотность. Затем вы подсчитываете, сколько шагов нужно фотону, чтобы пройти через каждую оболочку. Во время каждого шага фотон движется со скоростью света, поэтому вы можете рассчитать время, необходимое для каждого шага.Умножив это значение на количество сделанных шагов, вы можете вычислить, сколько времени требуется фотону, чтобы пройти через каждую оболочку, а затем сложить все времена для других оболочек.

Когда этот процесс случайного блуждания применяется к внутренней части Солнца и используется точная модель внутренней части Солнца, большинство ответов на вопрос о возрасте солнечного света составляют от 10 000 до 170 000 лет. Редко вы получите ответы, превышающие миллион лет, если вы не допустили серьезной ошибки! Почему до сих пор используются эти ошибочные оценки «10 миллионов лет»? Потому что авторы и редакторы учебников сами не заботятся о том, чтобы произвести правильный расчет, и полагаются на старые опубликованные ответы из аналогичных учебников.

Свет выходит из ядра Солнца через серию случайных шагов по мере того, как он поглощается и излучается атомами по пути (любезно предоставлено Ричардом Погге, штат Огайо, США)

Итак, иногда на простой вопрос может быть много неточных ответов в учебнике, потому что он не считается очень важным вопросом для ученых, и никто не удосуживается найти время, чтобы по-настоящему найти ответ на свой лучший способ! Другой пример: в 1971 году физики Альфред Гольдхабер и Майкл Ньето из лаборатории Лос-Аламоса оценили максимальную массу гипотетической частицы гравитона — носителя силы тяжести.Их ответ 10-62 грамма казался невероятно незначительным. Спустя более десяти лет они опубликовали улучшенную версию его оригинальной статьи. Они отметили, что изначально допустили ошибку в своей статье 1971 года, так что рассчитанная масса на самом деле была более чем в миллиард раз больше. За все это время опубликованную ошибку никто не обнаружил!

Артикулы:

Миталас, Р. и Силлс, К. 1992, «О шкале времени диффузии фотонов для Солнца», The Astrophysical Journal, Vol. 401, стр.759-760.
Оденвальд, С. Ф. 2004 — «Сколько лет солнечному свету?» Занятие в классе по задаче случайного блуждания. http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/MathDocs/sunlight.html

ГАЛЕРЕЯ

Как свет распространяется от Солнца на Землю?

Электромагнитные волны

Чтобы понять, как свет распространяется от Солнца на Землю, вы должны понять, что такое свет. Свет — это электромагнитная волна — волна электрической и магнитной энергии, колеблющаяся очень быстро.Существует много разных электромагнитных волн, и тип определяется скоростью колебаний. Например, радиоволны колеблются медленнее, чем свет, а рентгеновские лучи колеблются гораздо быстрее. Эти электромагнитные волны распространяются небольшими пакетами, называемыми фотонами. Поскольку свет распространяется как в волнах, так и в пакетах фотонов, он ведет себя как волна и частица.

Путешествие в космосе

Для большинства волн требуется среда. Например, если вы уроните камень в пруд, он создаст волны в воде.Ни воды, ни волн. Однако, поскольку свет состоит из фотонов, он может перемещаться в космосе как поток крошечных частиц. На самом деле фотоны перемещаются в космосе быстрее и теряют меньше энергии в пути, потому что нет молекул, которые могли бы их замедлить.

Атмосфера

Когда свет проходит через космос от Солнца, все его частоты распространяются по прямой линии. Однако когда свет попадает в атмосферу, фотоны начинают сталкиваться с молекулами газа.Красные, оранжевые и желтые фотоны имеют длинные волны и могут проходить сквозь молекулы газа. Однако зеленые, синие и пурпурные фотоны имеют более короткие длины волн, что позволяет молекулам легко их поглощать. Молекулы удерживают фотон только на мгновение, а затем снова стреляют в них в случайном направлении. Вот почему небо выглядит голубым. Многие из этих рассеянных фотонов летят к Земле, заставляя небо светиться. Вот почему закаты выглядят красными. На закате фотоны должны пройти через больший слой атмосферы, прежде чем они достигнут ваших глаз.Поглощается больше высокочастотных фотонов, оставляя слои красного, оранжевого и желтого цветов.

Какого цвета солнце?

Категория: Космос Опубликовано: 3 июля 2013 г.

Цвет солнца белый. Солнце излучает все цвета радуги более или менее равномерно, и в физике мы называем это сочетание «белым». Вот почему мы можем видеть так много разных цветов в мире природы при освещении солнечным светом. Если бы солнечный свет был чисто зеленым, то все снаружи выглядело бы зеленым или темным.Мы можем видеть красноту розы и голубизну крыльев бабочки под солнечным светом, потому что солнечный свет содержит красный и синий свет. То же самое и со всеми остальными цветами. Когда инженер по разработке лампочек проектирует лампу, которая должна имитировать солнце и, следовательно, обеспечивать естественное освещение, он создает белую лампочку, а не желтую. Тот факт, что вы видите все основные цвета, присутствующие в радуге (которая представляет собой солнечный свет, разделенный туманом), и ни одна из цветов не отсутствует, является прямым доказательством того, что солнечный свет белый.

Солнце излучает все цвета видимого света и фактически излучает все частоты электромагнитных волн, кроме гамма-лучей. Сюда входят радиоволны, микроволны, инфракрасные волны, видимый свет, ультрафиолетовые волны и рентгеновские лучи. Солнце излучает все эти цвета, потому что оно является тепловым телом и излучает свет в процессе теплового излучения. Так же, как раскаленный уголь или светящийся элемент электрической плиты, солнце светится всеми цветами из-за своей температуры. Вот почему лампы накаливания излучают свет, который так хорошо имитирует солнечный свет: они содержат металлические нити, которые нагреваются до тех пор, пока они не светятся так же, как солнце.

Может возникнуть соблазн изучить цветовую составляющую солнечного света и определить самый яркий цвет (пиковую частоту) как фактический цвет солнца. Проблема с этим подходом в том, что пиковая частота не имеет конкретного значения. Пиковая частота различается в зависимости от того, находитесь ли вы в частотном пространстве или в пространстве длин волн, как показано на изображениях ниже. В пространстве длин волн солнечный свет достигает пика фиолетового цвета. В частотном пространстве максимум солнечного света приходится на инфракрасный. Какой правильный? Они оба правы.Это всего лишь два разных, но вполне действенных способа измерения цветового содержания. И это показывает нам, почему придавать особое значение пиковой частоте бессмысленно. Более того, астрономам нравится моделировать Солнце как идеальное черное тело, но это не так. Согласно модели черного тела с длиной волны и пространством, пик Солнца имеет зеленый цвет! Когда астрономы говорят, что солнце зеленое, они имеют в виду, что длина волны их неточной модели соответствует зеленому цвету. К сожалению, «Солнце зеленое!» делает заголовки более захватывающими, чем «Солнце белое, и будет пиком в зеленом, , если , это было идеальное черное тело, и , если вы измеряете в пространстве длин волн. «Хотя это и не так захватывающе, абсолютная истина такова: солнце белое; его спектр достигает пиков в фиолетовом в пространстве длин волн, в инфракрасном диапазоне в частотном пространстве и в зеленом в соответствии с приближением черного тела в пространстве длин волн.

Обратите внимание, что графики ниже показывают солнечный свет, измеренный в космосе до входа в атмосферу Земли (данные из наземных эталонных спектров ASTM). Это истинный цветовой состав солнца. Солнечный свет, который мы видим на поверхности земли, отфильтрован атмосферой и немного отличается.Атмосфера имеет тенденцию рассеивать синий и фиолетовый больше, чем другие цвета. В результате прямой солнечный свет на поверхности земли немного краснее солнечного света в космосе. В период восхода и заката, когда солнечный свет проходит через гораздо больше атмосферы, чем обычно, солнечный свет на поверхности земли становится еще более красным. Но само солнце белое.

Спектр солнечного света в космосе как функция длины волны. Public Domain Image, источник изображения: Кристофер С. Бэрд, источник данных: Американское общество тестирования и наземных исследований материалов.

Спектр солнечного света в космосе как функция частоты. Public Domain Image, источник изображения: Кристофер С. Бэрд, источник данных: Американское общество тестирования и наземных исследований материалов.

Темы:
черное тело, цвет, частота, накал, свет, спектр, солнце, солнце зеленое, солнечный свет, тепловое излучение, тепловой спектр, длина волны

Если Солнце создается в день 4, какой свет в день 1?

‍ Двойное творение света

Первый акт творения в самый первый день — это создание света Богом:

א: ג וַיֹּאמֶר אֱלֹהִים יְהִי אוֹר וַיְהִי אוֹר.א: ד וַיַּרְא אֱלֹהִים אֶת הָאוֹר כִּי טוֹב וַיַּבְדֵּל אֱלֹהִים בֵּין הָאוֹר וּבֵין הַחֹשֶׁךְ. א: ה וַיִּקְרָא אֱלֹהִים לָאוֹר יוֹם וְלַחֹשֶׁךְ קָרָא לָיְלָה …

1: 3 Бог сказал: «Да будет свет»; и был свет. 1: 4 Бог увидел, что свет хорош, и Бог отделил свет от тьмы. 1: 5 Бог назвал свет Днем, а тьму Ночью…

Свет, который Бог создает в самом начале, разделяет время в мире между днем ​​и ночью; это используется для определения каждого из следующих дней творения.

Однако на четвертый день Бог, кажется, снова делает то же самое.

^{א: יד} וַיֹּאמֶר אֱלֹהִים יְהִי מְאֹרֹת בִּרְקִיעַ הַשָּׁמַיִם לְהַבְדִּיל בֵּין הַיּוֹם וּבֵין הַלָּיְלָה וְהָיוּ לְאֹתֹת וּלְמוֹעֲדִים וּלְיָמִים וְשָׁנִי.

^1:14 Бог сказал: «Да будут огни на небесах, чтобы отделить день от ночи; они будут служить знамениями для установленных времен — дней и лет;

^{א: טו} וְהָיוּ לִמְאוֹרֹת בִּרְקִיעַ הַשָּׁמַיִם לְהָאִיר עַל הָאָרֶץ וַיְהִי כֵן.

^1:15 и они будут служить светилами на просторах неба, чтобы светить на землю ». Так и было.

^{א: טז} וַיַּעַשׂ אֱלֹהִים אֶת שְׁנֵי הַמְּאֹרֹת הַגְּדֹלִים אֶת הַמָּאוֹר הַגָּדֹל ת הַיּוֹם וְאֶת הַמָּאוֹר הַקָּטֹן ת הַלַּיְלָה וְאֵת הַכּוֹכָבִים.

^1:16 Бог создал два больших света: больший свет, чтобы господствовать над днем, и меньший свет, чтобы господствовать над ночью и звездами.

^{א: יז} וַיִּתֵּן אֹתָם אֱלֹהִים בִּרְקִיעַ הַשָּׁמָיִם לְהָאִיר עַל הָאָרֶץ.

^1:17 И поставил их Бог на просторе неба, чтобы они сияли на земле,

^{א: יח} וְלִמְשֹׁל בַּיּוֹם וּבַלַּיְלָה וּלֲהַבְדִּיל בֵּין הָאוֹר וּבֵין הַחֹשֶׁךְ וַיַּרְא אֱלֹהִים כִּי טוֹב.

^1:18 чтобы господствовать над днем ​​и ночью и отделять свет от тьмы.

Здесь Бог создает солнце и луну, чтобы отделить день от ночи и сиять на земле. Но различие между днем ​​и ночью отмечается уже в первый день! Более того, если солнце было создано только в четвертый день, а солнце определяет день и ночь, как мы все знаем, то какой свет в первый день?

Эта проблема часто преподносится как доказательство того, что этот текст является аллегорией, а не следует понимать буквально.[1] На современном креационистском жаргоне эта проблема породила то, что называется «теорией дневного возраста», то есть, что «день 1, день 2 и т. Д.» Не могут относиться к тому, что мы подразумеваем под днем, но должны относиться к какой-то неустановленный длительный период времени. [2]

По общему признанию, невозможность создания описания, которое практически не имеет никакого сходства в своем понимании Вселенной с современными представлениями, является проблемой только для современных, научно мыслящих людей. Тем не менее противоречие между первым и четвертым днями было очевидным для традиционных комментаторов на протяжении тысячелетий.

Традиционные интерпретации

Погребенный свет — Мидраш-каббалистическое решение

Вавилонский Талмуд предполагает, что Бог изначально создал очень особенный свет в первый день, но что Он скрыл этот свет и заменил его солнечным светом, потому что он видел, что люди будут слишком грешными, чтобы заслужить первоначальный особый свет (б. Хагига 12а, измененный Сончино пер.):

ואור ביום ראשון איברי? והכתיב ויתן אתם אלהים ברקיע השמים וכתיב ויהי ערב ויהי בקר יום רביעי!

Но был ли свет создан в первый день? Ибо, вот, написано: «И поставил их Бог на тверди небесной», а [далее] написано: «И был вечер, и было утро, день четвертый» ?!

כדרבי אלעזר.דאמר רבי אלעזר: אור שברא הקדוש ברוך הוא ביום ראשון — אדם צופה בו מסוף העולם ועד סופו, כיון שנסתכל הקדוש ברוך הוא בדור המבול ובדור הפלגה וראה שמעשיהם מקולקלים — עמד וגנזו מהן, שנאמר וימנע .מרשעים אורם

Это [подлежит объяснению] согласно Р. Елеазару. Ибо Р. Елеазар сказал: Свет, который Святой, благословен Он, сотворил в первый день, можно было видеть от одного конца мира до другого; но как только Святой, да будет Он благословен, узрел поколение Потопа и поколение Рассеянного и увидел, что их действия развращены, Он встал и скрыл это от них, ибо сказано (Иов 38:15) ): «Но от нечестивых скрывается свет их. ”[3]

ולמי גנזו — לצדיקים לעתיד לבא שנאמר וירא אלהים את האור כי טוב, ואין טוב אלא צדיק, שנאמר אמרו צדיק כי טוב.

И для кого он это оставил? Для праведников в будущем, ибо сказано (Быт. 1: 4): «И увидел Бог свет, и он был хорош»; а «добро» означает только праведника, ибо сказано: «О праведнике говори, что он добрый».

כיון שראה אור שגנזו לצדיקים שמח, שנאמר אור צדיקים ישמח.

Как только Он увидел свет, который Он уготовил для праведников, Он возрадовался, ибо сказано (Ис. 3:10): «Он радуется свету праведных.«

Это мидрашское решение текстовой проблемы со временем стало важной концепцией каббалы; о «погребенном свете» (אור הגנוז) написаны целые книги.

Неограниченные огни: взгляд мудрецов в Талмуде

В том же отрывке из Талмуда содержится альтернативное объяснение, что свет, создаваемый в первый и четвертый день, одинаков:

וחכמים אומרים: הן הן מאורות שנבראו ביום ראשון ולא נתלו עד יום רביעי.

Но мудрецы говорят: он тождественен светилам; ибо они были созданы в первый день, но не были повешены [на тверди] до четвертого дня.

Согласно этому, свет первого дня такой же, как огни четвертого дня. Все, что Бог делает на четвертый день, — это фиксирует орбиты светил. До этого, видимо, орбиты были неустойчивыми.

Это решение, однако, не учитывает, как день и ночь делились бы на дни с первого по третий — как светила делились между днем ​​и ночью, прежде чем они заняли свои надлежащие места? Еще более проблематично то, что в истории четвертого дня никогда не говорится и даже не подразумевается, что уже существующие светила перемещаются.Фактически, в стихе 14 говорится: «Да будут огни в небе» (יהי מאורות ברקיע השמים), предполагая, что «светила» были созданы только тогда. Кроме того, в ст. 16 говорится, что Бог создал огни, а в ст. 18 говорится, что Он поместил их на твердь, и оба эти события происходят на четвертый день.

Первоначальный свет был помещен на Солнце на четвертый день: Мальбим

Украинский комментатор XIX века, известный как Мальбим (Меир Лейбуш бен Йехиэль Мишель Виссер, 1809-1879), предлагает сложный двухэтапный процесс, в котором свет создается в первый день, а собирается и хранится на солнце только в четвертый день. (Бытие 1:14).

ויאמר אלהים יהי מארת. כבר בארנו שכדורי השמש והירח והכוכבים נבראו יש מאין במאמר הראשון ומאז סבבו על מעגליהם כדרכם. רק שהשמש שהוא המפלש אורו על הארץ ועל כל כוכבי אור לא ניתן בו אור עדיין והיה כדור חשוך, וע»כ לא נמצא אור גם ביתר הכוכבים שכולם מקבלים אורם ממנו, רק שהאור התפשט אז בכל רחבי הבריאה בזהר עצום בלא נרתק, ושמש בג»ימים הראשונים, אבל אחרי שרצה לברוא בע»ח והאדם שהם לא יוכלו לסבול האור ההוא, כי עיניהם לא יוכלו לסבול רק אור השמש, לא אור ה ‘הגדול שהופיע בג’ ימים הראשונים שהיה מכהה עיניהם, וכן החום הבוער אז היה ממית אותם לפי טבעם ( ולא ישתמשו בו רק לעת»ל בדרך נסיי), לכן הוכרח לאסוף את האור הזה ולשומו בכדור השמש שיהיה נרתק לו ומצמצם אורו וחומו באופן שיוכלו הברואים להשתמש בו, וע»כ אמר יהי מארת היינו שהאור שהתפזרו ניצוציו בכל מקום יאסף עתה וינתן בכדור השמש ומעתה לא יהיה אור רק מאור, ששם מאור מציין מקום ששם נתון האור.

И Бог сказал, да будут огни. Мы уже объясняли, что шары солнца, луны и звезд были созданы из ничего в первый день, и с этого момента они путешествовали по своим орбитам, как всегда. Только солнце, распространяющее свой свет на мир и все звезды, еще не имело света, и оно было темным шаром. Таким образом, по необходимости, другие звезды также не имели света, поскольку все они получали свой свет от него. Свет в течение первых трех дней распространился по миру с мощной, неослабевающей яркостью.[Это необходимо было изменить], когда Бог пожелал создать живых существ и человечество, которые не могут выдержать такой свет, потому что их глаза не могут выдержать ничего, кроме солнечного света, а не великого света Бога, который появился в течение первых трех дней, который мог бы слепят им глаза. Точно так же жгучая жара убила бы их в соответствии с их конституцией (она будет чудесным образом использована только в будущем). По этой причине [Бог] собрал весь этот свет и поместил его внутри солнечного шара, который функционирует как [частичное] укрытие и ограничивает выход света и тепла таким образом, чтобы живые существа могли использовать его Это.Поэтому он сказал: «Да будут огни», имея в виду, что свет, искры которого распространялись повсюду, теперь должен быть собран и помещен в шар солнца, и с этого момента больше не должно быть только «света». один «источник света», поскольку слово «маор» подразумевает место, в которое помещен свет.

Интерпретация Мальбима представляет собой необычное сочетание научных представлений XIX века и традиционной библейской интерпретации. Мальбим «знает», что только солнце излучает свет, а луна и звезды получают свой свет от него.Он также знаком со средневековым раввинским представлением о том, что все creatio ex nihilo произошло в первый день, для чего в тексте используется термин ב.ר.א, «создавать», и поэтому само солнце должно было быть создано в первый день. . Он объединяет эти два понятия в свою идею о том, что четвертый день — это когда уже сотворенное солнце получает свой свет

Интерпретация Мальбима — это не пешатное прочтение текста. Текст не предлагает намеков на его представление о солнце и звездах, путешествующих по небу без света в них.[4] Интерпретация текста Мальбимом также основана на устаревших научных представлениях. Солнце — это не шар, в который можно положить свет или что-то еще. Свет солнца, состоящий из сталкивающихся атомов водорода, и есть вещество солнца. [5] Во всяком случае, ошибочное описание солнца Мальбимом должно предостеречь читателя от попыток вобрать в библейский текст его или ее современные представления о науке.

Знаки для людей: Рашбам

Комментатор пешат одиннадцатого века Рашбам (Самуил бен Меир, 1085-1158) предлагает чтение, намного более близкое к духу библейского текста, подчеркивая ст.14 утверждает, что эти огни предназначены для использования в качестве хронометров для людей.

להבדיל בין היום ובין הלילה — כבר אמרנו למעלה ויבדל אלהים בין האור ובין החשך, אבל עדיין נגמר הלילה ותחלת היום ממש אין ידוע כי אם בהנץ החמה, וגם גמר היום ותחלת היום ממש אין ידוע כי אם לא נודע כי אם בשקיעת החמה וצאת הכוכבים.

Чтобы отделить день от ночи — [Тора] уже сказано выше (ст. 4), «и Бог отделил свет от тьмы». Тем не менее, точное окончание ночи и начало дня известно только по восходу солнца, а точное окончание дня и начало ночи известно только по закату и выходу звезд.

Хотя Рашбам не упоминает мицвот (заповеди), это явно то, что стоит в основе его комментария. Чтобы точно знать, когда начинается ночь или день, нам нужно увидеть восход или закат (или выход первых звезд). Как еще еврей может узнать, когда шаббат начинается или заканчивается? Как еще можно узнать, когда именно наступает время утреннего и вечернего чтения Шмы? Когда надевать и принимать тфилин?

Однако интерпретация

Рашбама не оправдывает ожиданий, поскольку способность определять начало и конец дня с точностью до секунды является раввинской / галахической проблемой, а не библейской.Более того, мы все еще в неведении относительно точного соотношения между солнечным светом четвертого дня и дневным светом первого дня.

Небесный свет блокирует: Р. Джозеф Кара

Интерпретация, которая кажется наиболее близкой к пониманию «науки», стоящей за описанием здесь Торы, — это толкование комментатора пешат (ок. 1065–1135) Р. Джозефа Кара (ст. 14–15) [6].

יהי מאורות ברקיע השמים להאיר על הארץ — והלא כבר נברא האור מיום ראשון . .. אלאיום השני נאמר ויהי רקיע משמע יה רייית.והיינו דכתו ‘עוטה אור כשלמה נוטה שמים כיריעה כלומר [נטה] לרקיע תחתיו, עטה האור ולא היה נראית ולכך כתב יהי מארית ולכך כתב יהי מארית ולכך תב יהי מארית רי

Да будут огни на небосводе… чтобы проливать свет на землю — но разве свет не был создан в первый день? … Но на второй день говорится: «Да будет небосвод», что подразумевает, что небесный свод был под небом, который содержит свет, уменьшая влияние его света. В этом смысл стиха (Пс. 104: 2): «облачил свет в одежду; Вы раскладываете небеса, как ткань палатки.Это значит, что он расстелил под собой небосвод и укутал свет так, чтобы его не было видно. [7] Поэтому Тора пишет [что сказал Бог]: «Да будет свет, который светит на земле»…

Р. Кара видит свет первого дня совершенно не связанный с огнями четвертого дня; это, вероятно, правильно. Тем не менее, он изо всех сил пытается объяснить, почему было создано солнце, если дневной свет уже существовал, и предполагает, что это происходит потому, что твердость блокирует свет первого дня, чего не предлагает библейский текст.

Историко-критический подход: разделение дневного и солнечного света

Ключ к любому критическому объяснению текста в том, что автор Бытия 1 пытается объяснить мир таким, каким он его видит. Современным читателям, знакомым с современными научными представлениями, часто бывает трудно отложить их в сторону и войти в сознание древнего космолога, но как только мы это сделаем, ответ будет буквально ясен, как голубое небо. [8]

Яркое голубое небо: эффект Тиндаля

Почему днем ​​небо голубое? Научный ответ заключается в том, что молекулы воздуха в атмосфере рассеивают синий свет от солнца.Ночью, когда Земля смотрит в сторону от солнца, нет света, который можно было бы рассеивать, и небо было черным. Рассеяние света атмосферой называется эффектом Тиндаля в честь ученого Джона Тиндалла, который впервые предложил этот механизм в 1859 году.

Но древний космолог жил в другом мире, чем Тиндаль. В его концепции Земля — ​​центр вселенной, а солнце, луна и звезды путешествуют над ней, на небосводе. Когда этот древний космолог спросил себя, почему дневное небо голубое, он ответил, что свет в небесной воде над небом.Как он мог бы видеть с земли, вода голубая, и поэтому, когда свет попадает в воду, небо кажется голубым. Когда свет покидает воду, а тьма крадется внутрь, она становится черной.

Свет и тьма в этой концепции должны быть изображены как рассеянные физические субстанции, которые пронизывают воды небес. Солнце в этой концепции — это совершенно отдельный свет. Ричард Эллиотт Фридман в своем комментарии к ст. 15 описывает это мнение следующим образом:

Обратите внимание, что здесь не подразумевается, что дневной свет происходит от солнца.В тексте свет, окружающий нас днем, понимается как независимое творение Бога, которое уже произошло в первый день. Солнце, луна и звезды здесь понимаются как источники света — как лампа или факел, только более сильные. Их цель — также быть маркерами времени: дней, лет, назначенных случаев. [9]

Моше Вайнфельд (1925-2009) в своем комментарии к Книге Бытия (1: 3) предлагает то же общее прочтение:

ור בלתי תלוי במאורות שנבראו ביום רביעי, תאם להשקפה הרווחת בימים ההם, כי האור כחשך יש להם יום י במקוות יר י י וות יר י

Свет не зависит от света, созданного на четвертый день, в соответствии с популярной в тот период точкой зрения, согласно которой свет и тьма являются независимыми сущностями, существующими в потаенных местах [небес], посвященных им (Иов 39: 19- 20). [10]

Текст, на который Вайнфельд привлекает внимание читателей, — это текст, к которому Вайнфельд привлекает внимание читателей, — это речь Бога к Иову: речь к Иову:

יוב לח: יב הְמִיָּמֶיךָ צִוִּיתָ בֹּקֶר (ידעתה שחר) [יִדַּעְתָּ הַשַּׁחַר] מְקֹמוֹ… לח: יח הִתְבֹּנַנְתָּ עַד רַחֲבֵי אָרֶץ הַגֵּד אִם יָדַעְתָּ כֻלָּהּ. לח: יט אֵי זֶה הַדֶּרֶךְ יִשְׁכָּן אוֹר וְחֹשֶׁךְ אֵי זֶה מְקֹמוֹ. לח: כ כִּי תִקָּחֶנּוּ אֶל גְּבוּלוֹ וְכִי תָבִין נְתִיבוֹת בֵּיתוֹ.

Иов 38:12 Приказал ли ты когда-нибудь дню наступить, назначив место рассвету… 38: 18 Смотрел ли ты просторы земли? Если вы об этом знаете — скажите Мне. 38:19 Какой путь ведет туда, где обитает свет, и где место тьмы, 38:20 чтобы ты взял его в его владения и знал дорогу в его дом?

Здесь Бог спрашивает Иова, знает ли он, где хранятся свет и тьма, подразумевая, что эти две субстанции являются отдельными сущностями сами по себе.Когда один раскинулся на небесах, другой сидит на назначенном месте, ожидая своей очереди.

Шумерская история сотворения мира с сияющими небесами

Взгляд на свет и тьму как на физические сущности, вызывающие день и ночь, также можно найти по крайней мере в одном тексте ANE. Во фрагментарной шумерской табличке (NBC 11108) из Ниппура периода III Ура (21 век до н. Э.) Мы находим следующее:

Когда Ану, владыка, сделал небо сияющим, сделал землю темной… Небо и землю он держал вместе как одно… День не сиял; Ночью простирались небеса.Земля, порождающая растительную жизнь, не светилась сама по себе… [11]

Текст описывает создание мира шумерским верховным богом Ану. Когда Ану разделяет небо и землю, небеса сияют, а земля нет. Другими словами, когда небо и земля соединились в исконной каше, была вечная ночь. Отделив небо от земли, Ану также отделяет свет от тьмы. Уэйн Горовиц отмечает параллель с Бытием:

В NBC 11108: 8, как и в Бытие, где день существует до сотворения солнца, луны и звезд, небеса, как предполагается, имели собственное свечение, независимо от присутствия светил. [12]

Функции Солнца, Луны и звезд в соответствии с Книгой Бытия 1

Если день и ночь управляются входом и выходом изначального света и тьмы в водянистые небеса, для чего нужно солнце? Тора перечисляет три функции.

1. Свет

Текст приравнивает функцию солнца к функции луны и звезд. Последние действительно дают немного света в ночное время, но они, конечно, не освещают небо.То же самое и с солнцем в концепции Торы. Солнце добавляет света (и тепла) к уже независимо существующему дневному свету, но даже без солнца небо было бы голубым и дневным светом.

2. Править днем ​​и ночью

Мы думаем о звездах и планетах как о неодушевленных объектах, но древние думали о них как о разумных существах — они движутся в соответствии с закономерностями, так как же они могут быть не такими? — и обычно поклонялись им как богам. Описывая солнце, луну и звезды как сотворенные объекты, Тора отрицает их божественность, но это не означает, что автор первой книги Бытия не разделял идею, что они были живыми и могущественными существами, возможно, частью небесного двора Бога. Таким образом, Тора, кажется, имеет в виду то, что она говорит, когда пишет, что солнце и луна были созданы, чтобы господствовать или управлять (מ.ש.ל) днем ​​и ночью.

3. Разделение света и тьмы

Наконец, небесное сияние символически разделяет день и ночь. Их существование не способствует физическому разделению между светом и тьмой; оба светятся. Скорее, Тора намеревается сказать, что большее светило, солнце, символизирует дневное время, которым оно управляет, а луна символизирует ночь, которой оно правит.

Разделение древней и современной космологии

Точка зрения, выраженная в Бытии 1 и фрагменте из Ниппура, не является единственным взглядом на мир в древние времена. Задолго до Тиндаля, еще до открытия световых волн или атомных частиц, римский натуралист Лукреций (99-55 гг. До н. Э.) Уже отмечал, что солнечный свет должен быть причиной дневного света [13]. Вероятно, он был не первым, кто так думал, и можно представить, что в геоцентрическом мире, в котором небеса и все, что в них, окружают Землю и окружают ее, дебаты о том, что является причиной дневного света, могли быть оживленными.

В настоящее время, однако, представление о дневном свете, удаленном от Солнца, практически невозможно даже вообразить, поскольку с нашей точки зрения Вселенная Земля находится посреди темных просторов космоса, а единственным ближайшим источником света является Солнце. . Интерпретация истории сотворения Бытия на фоне современных представлений о Вселенной может дать бессмысленные и / или оправдательные толкования.

Фридман хорошо подчеркивает эту мысль в конце упомянутого выше блеска:

Люди задавались вопросом, являются ли первые три дня круглосуточными, поскольку солнце не создается до четвертого дня.Но здесь не понимается, что свет, день и ночь зависят от существования солнца, поэтому нет оснований полагать, что слово «день» означает что-то иное в первые два дня (sic) [14], чем то, что оно означает везде в Торе. Причина, по которой люди поднимают этот вопрос, часто состоит в том, чтобы примирить библейскую историю сотворения мира с современными доказательствами возраста Земли. Но лучше признать, что библейский рассказ не соответствует свидетельствам, чем расширить простой смысл рассказа, чтобы он лучше соответствовал нашему текущему уровню знаний.

Короче говоря, чтение библейского текста как аллегории или тайны — это просто попытка навязать современные представления о небесах древнему тексту, работающему с совершенно другим мировоззрением, и тем самым затемняет творческий потенциал и идеи библейского автора.

TheTorah.com — некоммерческая организация, подпадающая под действие 501 (c) (3).
Мы рассчитываем на поддержку таких читателей, как вы. Пожалуйста, поддержите нас.

Великий свет правит днем ​​- Дамы и господа — Солнце!

«Из всех небесных объектов, с которыми мы знакомы, ни один не производит такого сильного и универсального впечатления на наш земной шар, как Солнце.Он и есть тот самый свет, «свет больший, чтобы управлять днем», как сказано в первой главе книги Бытия; огромный и огненный шар, зажженный Всемогущим на рассвете творения, чтобы подбодрить темную бездну и излить свое сияние на окружающие миры. По сравнению с ним все остальные солнечные тела имеют незначительные размеры; и без него они были бы окутаны мраком бесконечной ночи ». Так написал Хирам Маттисон в своем учебнике 1864 года Астрономия для старшеклассников.

Высшее и первостепенное значение Солнца для Земли в полной зависимости от него всех живых существ слишком смутно известно и слишком неопределенно ценится и понимается. Следовательно, уместно указать несколько основных фактов о Великом Свете.

Видимое тело Солнца называется фотосферой или сферой света. Фотосферу окружает атмосфера Солнца, которая состоит из хромосферы (или розоватой цветной сферы), которая простирается на несколько тысяч миль над фотосферой, и короны, которая простирается наружу на миллионы миль.Корона Солнца видна только во время полного солнечного затмения.

Размеры Солнца практически непостижимы. Если бы железная дорога — если бы это было возможно — проходила через центр Солнца, и если бы скоростной экспресс начался с одной стороны и продолжал непрерывно со скоростью 100 миль в час к другой стороне, время, необходимое для такого перехода, было бы равным почти один полный год. Имея диаметр 864 059 миль, чтобы быть точным, расстояние, равное 109 Землям, расположенным бок о бок в контакте, или примерно в два раза больше диаметра орбиты Луны вокруг Земли, Солнце представляет собой огромный шар чрезвычайно горячего газа.Только температура поверхности превышает 10 000 градусов по Фаренгейту.

Более чем столетние спектроскопические исследования привели к детальному изучению состава Солнца, наиболее распространенными элементами которого являются водород и гелий, составляющий 98 процентов. Остальные два процента состоят из более тяжелых элементов, распространенных на планетах. Объем Солнца таков, что для его заполнения потребовалось бы 1 303 600 объемов Земли, а его масса такова, что при достаточно большом масштабе потребовалась бы стопка из 332 946 Земель, прежде чем баланс склонился в пользу Земной шар.Почти невероятное расстояние до Солнца — 93 000 000 миль — потребовало бы, чтобы наш высокоскоростной поезд преодолел более ста лет. Если бы существовал воздух, передающий звук от Солнца к Земле, и шум мог бы быть достаточно громким, чтобы пройти такое расстояние, ему потребовалось бы более 14 лет, чтобы он пришел к нам.

Угловой диаметр Солнца составляет примерно половину градуса, или почти такой же, как у Луны, факт, который имеет важные космологические последствия, поскольку речь идет о затмениях этих тел.Если штанга тренера весит 100 фунтов на Земле, то на Солнце она будет весить больше тонны, если она не испарится мгновенно от сильной жары. С блеском -26,8 солнечный шар сияет яркостью около 500 000 полных лун. Солнце вращается, но не равномерно. Он не является ни твердым, ни жидким, а целиком представляет собой газовую сферу, поэтому его вращение меняется, как было выяснено из наблюдений за видимым движением солнечных пятен по его видимой поверхности, наиболее быстрое на экваторе и самое медленное около полюсов.На его экваторе средний период вращения Солнца составляет 24,65 дня. На полпути между экватором и полюсами период составляет 27,50 дней, а у полюсов — 34 дня. Свет от Солнца, движущийся со скоростью 186 262 миль в секунду, достигает Земли немногим более восьми минут. Экватор Солнца наклонен к эклиптике чуть больше семи градусов. Кубический фут Солнца весил бы около 85 фунтов, если бы его можно было поместить на весы в ванной.

Когда Галилей впервые заметил темные точки на поверхности Солнца, он подумал, что это могут быть отверстия внутрь Солнца.На самом деле солнечные пятна — это водовороты частиц, которые возбуждаются интенсивными электрическими и магнитными полями Солнца, которые, в свою очередь, могут быть результатом его неравномерного вращения. Они кажутся темными, потому что на 30 процентов холоднее остальной поверхности Солнца, хотя они все еще на тысячи градусов горячее расплавленного металла. Количество солнечных пятен меняется со временем, но достигает максимума примерно каждые одиннадцать лет. Помимо солнечных пятен, наиболее заметной деталью на поверхности Солнца, которую можно увидеть в телескоп с фильтром, являются грануляции, маленькие островки нагретых конвективных ячеек, в среднем 600 миль в поперечнике, которые покрывают всю поверхность Солнца.Согласно ньютоновской физике, Солнце составляет 999/1000 массы Солнечной системы.

Чтобы получить представление о внешнем виде и видимости Солнца на больших расстояниях, предположим, что мы садимся на космический корабль и отправляемся в путешествие через Солнечную систему и в космос прямо вдали от Солнца. Начнем с того, что мы признаем, что с Земли Солнце выглядит примерно того же размера, что и Луна. Теперь, если бы мы взлетели на нашей ракете и полетели к Меркурию, ближайшей к Солнцу планете, Солнце выглядело бы примерно в два-три раза больше, висящее в небе над обожженной поверхностью Меркурия.Когда мы пролетим над облаками Венеры, Солнце окажется примерно в два раза больше, чем с Земли. Если бы мы приземлились на Марсе и увидели Солнце из холодных марсианских пустынь, приглушенный солнечный диск выглядел бы примерно на две трети больше, чем кажется с Земли. Когда наш космический корабль пройдет сквозь астероиды, Солнце будет примерно в три раза больше земного Солнца. Вблизи Юпитера Солнце выглядело бы примерно в пятую часть размера. По мере того, как мы продолжаем двигаться дальше по Солнечной системе, солнечный свет за окном нашего космического корабля будет казаться все более тусклым. К тому времени, когда мы прибыли на планету Уран, Солнце уже не было видимым диском невооруженным глазом. На Плутоне, страже Солнечной системы, Солнце будет выглядеть как звезда, хотя его блеск все равно будет ослепительным. Как только мы покинем Солнечную систему и направимся в темные и чрезвычайно холодные глубины бездонного космоса, Солнце все равно останется самым ярким объектом в небе на значительном расстоянии. Когда мы достигли Альфы Центавра A, ближайшей звезды на расстоянии немногим более четырех световых лет от нас, мы могли приземлиться на соседнюю планету и посмотреть в небо, чтобы увидеть Солнце как одну из самых ярких звезд, расположенную слева от нее. группу звезд мы называем Кассиопеей.Наконец, продолжая наше путешествие, нам нужно будет пройти еще 45 световых лет, прежде чем мы достигнем точки, в которой Солнце будет выглядеть как слабая желтоватая звезда, едва видимая невооруженным глазом, на расстоянии примерно 50 световых лет в глубоком космосе. Помимо этого, он исчезнет ниже порога видимости, и для его наблюдения потребуется телескоп.

Из всех небесных объектов Солнце, вероятно, наиболее само собой разумеющееся. Его свет и тепло — привычное повседневное явление.История полна свидетельств того, что люди не всегда по-детски верили в завтрашний восход солнца или возвращение лета. Вожди и жрецы многих культур приносили жертвы и поклонялись богу Солнца, чей гнев на человечество якобы заставил его отступить на юг осенью, наказав людей суровой погодой. Некоторые, без сомнения, полагали, что возвращение весны произошло исключительно из-за их пылких просьб к Солнцу. Каковы были бы наши эмоции, если бы в какой-нибудь вечерней выпуске новостей объявили: «Дамы и господа, мы только что получили известие, что Солнце погасло»? Такая катастрофа принесет утро без рассвета, Земля будет обречена на вечную тьму, в течение нескольких часов лето превратится в зиму, и, возможно, во тьме начнет падать снег, а затем озера и океаны в конечном итоге замерзнут.Продовольствие и топливо быстро исчезнут, а цивилизация исчезнет в лучшем случае всего за несколько дней. В конечном итоге атмосфера конденсируется, сжижается и замерзает, чтобы погребать всю Землю тридцатифутовой оболочкой из твердого воздуха при температуре глубокого космоса, около 400 градусов по Фаренгейту ниже нуля.

The Sun — это продуманная динамо-машина, которая постоянно снабжает нас светом и теплом. Надежность и постоянство Солнца примечательны, хотя с уверенностью неизвестно, какой механизм находится в солнечной печи, производящей всю ее энергию.Естественная первая мысль о том, что горит какое-то топливо, должна быть исключена. Легко подсчитать, что если бы Солнце было сделано из угля и всегда горело с наблюдаемой скоростью, оно просуществовало бы всего 5 000 лет. Мы знаем, что он чрезвычайно эффективен, вырабатывая 70 000 лошадиных сил на каждый квадратный ярд солнечной поверхности. Только одна часть из двух миллиардов всей излучаемой энергии, покидающей Солнце, действительно ударяет в Землю. Тем не менее, даже если фракция, выпадающая за одну неделю на площадь в одну квадратную милю, может быть преобразована в электричество со скоростью пять центов за киловатт-час, ее стоимость будет намного больше миллиона долларов. Извержения, похожие на гейзеры, называемые протуберанцами, которые появляются от Солнца, можно отождествить с бурными пятнами, которые, в свою очередь, связаны с магнитным полем Солнца и его корональным гало. Все это может быть связано с дифференциальным вращением Солнца. Что касается производства энергии, считается, что солнечный свет, который мы видим каждый день, состоит из единиц лучистой энергии, называемых фотонами, которые возникают в аду ядра Солнца. Им может потребоваться много лет, чтобы медленно подняться на поверхность, а затем чуть более чем за восемь минут они пересекут 93 миллиона миль космоса к Земле, если они окажутся на нашем пути.В зависимости от длины волны или количества энергии, имеющейся у фотона, он может быть поглощен атмосферой Земли, отражен обратно в космос или может устремиться к поверхности Земли, чтобы на мгновение согреть блоху или травинку. Каждый фотон несет лишь крошечное количество энергии, но каждую секунду их триллионы достигают каждого квадратного ярда Земли. Вместе они составляют свет и тепло Солнца. Сильное давление и температура ядра Солнца заставляют нагромождение атомных частиц сталкиваться друг с другом с такой силой, что они слипаются в процессе, называемом синтезом, который высвобождает энергию.Считается, что этот процесс очень похож на непрерывно взрывающуюся водородную бомбу. Лучший способ смотреть на Солнце — не надо! Если смотреть на Солнце дольше одного секунды, это может привести к серьезной необратимой травме глаз или даже к слепоте. Повреждение незаметно вызвано солнечными лучами, которые фокусируются глазом на сетчатке, почти так же, как увеличительное стекло может сфокусировать солнечные лучи на листе бумаги и поджечь его.

Среди философов-эволюционистов было много разговоров о том, что Земля — ​​это «просто еще одна планета, вращающаяся вокруг» еще одной средней звезды.«Тем не менее, если принять во внимание доказательства обратного, становится ясно, что ни Земля, ни Солнце не являются незначительными или типичными, и что Солнце в конце концов не просто еще одна« звезда », но на самом деле совершенно уникальна во Вселенной и что она не следует классифицировать как звезду. Когда Солнце сравнивается со звездами, оно действительно выделяется своей уникальной способностью служить источником света и тепла для Земли как обители жизни. Это известный факт, что большинство звезд производят видимый свет лишь в небольших количествах и наиболее интенсивны по своим смертельным излучениям, таким как рентгеновские лучи и гамма-лучи.

Солнце необычно по поддерживающему жизнь спектру энергии, которое оно дает. Другой аспект уникальности Солнца — это его особенность. Более двух третей звезд являются членами звездных систем, состоящих из двух или более звезд. Если бы Солнце было членом такой системы, постоянно возмущенное гравитационным взаимодействием соседних звезд, жизнь на Земле была бы в лучшем случае ненадежной, учитывая резкие колебания приливов, света и тепла, которые она испытывала. Солнце уникально еще в одном отношении.По сравнению с большинством звезд, его свет и тепло устойчивы, постоянны и постоянны. Многие другие звезды значительно различаются по свету и теплу. Большинство звезд сильно колеблются с течением времени, а выходные факторы колеблются от 10 до 150 000 процентов. Жизнь на Земле не могла выдержать таких диких крайностей радиации. Кроме того, подавляющее большинство звезд меньше, холоднее, тусклее и менее массивны, чем Солнце. В дополнение к уникальной внутренней способности Солнца быть источником света и тепла, сама Земля расположена на оптимальном расстоянии от такой необычной «звезды», как наше Солнце.Если рассматривать Солнце в более широком контексте космоса, его можно ясно увидеть как грандиозный продукт замысла с очень особой целью всемогущего и доброжелательного Творца, который явил Себя и заявил в Своем великом фундаментальном откровении: «В мире Бог сотворил небо и землю … и создал Бог два светила великих: светило большее, чтобы управлять днем, и свет меньшее, чтобы управлять ночью: Он создал и звезды »(Бытие 1: 1,16).

Ссылки на Солнце наполняют Библию.Его значение как светоносца, символа и расписания неоценимо. Богом предопределенная цель Солнца хорошо известна «управлять днем ​​.